【正文】 此模塊將日常常見的 12V 電源轉(zhuǎn)化為適合單片機(jī)的 5V 電源。 STC12C5410AD 單片機(jī)的參考電壓源是輸入工作電壓 Vcc，所以一般不用外接參考電壓源。 STC12C5410AD 帶 A/D 轉(zhuǎn)換的單片機(jī)在 P1 口，有 8 路 10 位高速 A/D 轉(zhuǎn)換器 , 速度可達(dá) 100KHz。 17．工作溫度范圍： 0~75℃ /40~+85℃ 。 13． PWM(4 位 )/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列），也可用來在實(shí)現(xiàn) 4 個(gè)定時(shí)器。 9．看門狗。 5．片上集成 512 字節(jié) RAM。其主要性能特點(diǎn)如下： 1．增強(qiáng)型 1T 流水線 /精簡指令集結(jié)構(gòu) 8051CPU。 繼電器控制電路作為開關(guān)與 RS485 接口電路配合負(fù)責(zé)主機(jī)對(duì)從機(jī)的控制。其中單片機(jī)應(yīng)用電路為整個(gè)系統(tǒng)的核心，整個(gè)系統(tǒng)的控制由單片機(jī)進(jìn)行處理。其中 RS485 標(biāo)準(zhǔn)介紹了從 RS232 到 RS485 的演變由來及它們的區(qū)別，通信規(guī)約部分則介紹了多功能電能表通訊規(guī)約 (DL/T6451997)和 ModBus 協(xié)議(RTU 模式 )，應(yīng)用要點(diǎn)則是從芯片選擇和終端電阻匹配兩方面進(jìn)行介紹的。 2 終端匹配電阻 為了匹配網(wǎng)絡(luò)的通訊阻抗，減少由于不匹配而引起的反射、吸收噪聲，有效抑制噪聲干擾，提高 RS485 通訊的可靠性，需要在 RS485 網(wǎng)絡(luò)的 2 個(gè)端點(diǎn)各安裝 1 個(gè)終端匹配電阻。 校驗(yàn)碼：幀開始各個(gè)字節(jié)二進(jìn)制算術(shù)和，不計(jì)溢出值。 多功能電能表通訊規(guī)約 (DL/T6451997) 國內(nèi)江蘇、浙江、上海地區(qū)的電表廠商采用多功能 電能表通訊規(guī)約(DL/T6451997)作為電表的遠(yuǎn)程控制通訊協(xié)議；這是一個(gè)在 RS485 網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) [1920]。 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁 共 59 頁 從主設(shè)備發(fā)給 從設(shè)備消息的數(shù)據(jù)域包含附加的信息：從設(shè)備必須用于進(jìn)行執(zhí)行由功能代碼所定義的行為。對(duì)異議響應(yīng)，從設(shè)備返 回一等同于正常代碼的代碼，但最重要的位置為邏輯 1。一典型的消息幀如下表 所示： 表 RTU 消息幀 起始位 設(shè)備地址 功能代碼 數(shù)據(jù) CRC 校驗(yàn) 結(jié)束符 T1T2T3 T4 8Bit 8Bit n 個(gè) 8Bit 16Bit T1T2T3T4 4． 地址 地址 0 是用作廣播地址，以使所有的從設(shè)備都能認(rèn)識(shí)。 整個(gè)消息幀必須作為一連續(xù)的流轉(zhuǎn)輸。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷偵測網(wǎng)絡(luò)總線，包 括停頓間隔時(shí)間。 代碼系統(tǒng)： 8 位二進(jìn)制，十六進(jìn)制數(shù) 0...9， A...F 消息中的每個(gè) 8 位 域都是一個(gè)兩個(gè)十六進(jìn)制字符組成 每個(gè)字節(jié)的位： 1 個(gè)起始位 8 個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送 1 個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無校驗(yàn)則無 1 個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)）， 2 個(gè) Bit（無校驗(yàn)時(shí)） 錯(cuò)誤檢測域： CRC(循環(huán)冗長檢測 ) 設(shè)備地址 功能代碼 數(shù) 據(jù) 錯(cuò)誤檢測 主設(shè)備的查詢消息 設(shè)備地址 功能代碼 數(shù) 據(jù) 錯(cuò)誤檢測 從設(shè)備回應(yīng)消息 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 共 59 頁 3． RTU 幀 使用 RTU 模式，消息發(fā)送至少要以 個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開始。如果有錯(cuò)誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出響應(yīng)消息是錯(cuò)誤的，同時(shí)數(shù)據(jù)段包含了描述此錯(cuò)誤信息的代碼。數(shù)據(jù)段必須包含要告之從設(shè)備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。 1． 查詢 —響應(yīng)周期 ModBus 協(xié)議遵循 ―查詢 —響應(yīng) ‖模式，如圖 所示。 比如，很多具有 RS485 接口電路的用戶設(shè)備采用自己制定的簡單通訊協(xié)議，或是直接取自 ModBus 協(xié)議 (AscII/RTU 模式 )中的一部分功能；在電力通訊領(lǐng)域，當(dāng)前國家現(xiàn)在執(zhí)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，頒布有按設(shè)備分類的各種通訊規(guī)約，如CDT、 SC180 u4F、 規(guī)約和 1995 年的 IEC608705101 傳輸規(guī)約、 1997 年的國際 101 規(guī)約的國內(nèi)版本 DL/T6341997規(guī)約；在電表應(yīng)用中，國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)的廠商采用多功能電能表通訊規(guī)約 (DL/T6451997)。 南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁 共 59 頁 RS485 通訊協(xié)議 RS485 標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議；因此，用戶需要在 RS485 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立自己的應(yīng)用層通信協(xié)議。同時(shí)， RS485 電路具有控制方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。 RS485 網(wǎng)絡(luò)采用直線拓樸結(jié)構(gòu)，需要安裝 2 個(gè)終端匹配電阻，其阻值要求等于傳 輸電纜的特性阻抗（一般取值為 120Ω）。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。 接收器敏感度 177。參見圖 所示。 ―使能 ‖信號(hào)用于控制發(fā)送發(fā)送器與傳輸線的切斷與連接，當(dāng) ―使能 ‖端起作用 時(shí)，發(fā)送發(fā)送器處于高阻狀態(tài)，稱作 ―第三態(tài) ‖，它是有別于邏輯 ―1‖與 ―0‖的第三種狀態(tài)。 RS485 標(biāo)準(zhǔn)與 RS232 不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式（ Differential Driver Mode），也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為 A，另一線定義為 B，如圖 。 由于 RS422/485 標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性上非常相近，在傳輸方式上有所區(qū)別；為便于理解，下面將主要介紹應(yīng)用比較 普遍的 RS485 標(biāo)準(zhǔn)，并簡單介紹 RS422 標(biāo)準(zhǔn)與 RS485 標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別。 RS232 的電氣標(biāo)準(zhǔn) 電平為邏輯 ―0‖時(shí)： +3V～ +15V； 電平為邏輯 ―1‖時(shí)： 3V～ 15V； 未定義區(qū)：－ 3V～＋ 3V。3V 177。 發(fā)送器輸出信號(hào)電平 (空載最大值 ) 空載 +/25V 177?；?PC 的 RS23 RS422 與 RS485南華大學(xué)船山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 共 59 頁 標(biāo)準(zhǔn)均采用同樣的通訊協(xié)議。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍， EIA 又于 1983 年在 RS422 基礎(chǔ)上制定了 RS485 標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為 TIA/EIA485A 標(biāo)準(zhǔn)。RS232在 1962 年發(fā)布，命名為 EIA232E，作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ，以保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。但 是，在工業(yè)控制等環(huán)境中，常會(huì)有電氣噪聲干擾傳輸線路，使用 RS232 通訊時(shí)經(jīng)常因外界的電氣干擾而導(dǎo)致信號(hào)傳輸錯(cuò)誤；另外， RS232 通訊的最大傳輸距離在不增加緩沖器的情況下只可以達(dá)到15 米。 第四章：系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，其中包括：通信協(xié)議的設(shè)計(jì)、整體程序流程、系統(tǒng)初始化、 RS485 總線程序設(shè)計(jì)、繼電器控制程序設(shè)計(jì)、 DA 輸出控制程序設(shè)計(jì)、AD 采集程序設(shè)計(jì)。 本文章節(jié)安排 根據(jù)研究目標(biāo) ,將本文分為五章，內(nèi)容作如下安排 : 第一章：介紹遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù)研究的額背景與意義， 國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集研究現(xiàn)狀，本文主要工作內(nèi)容。處于設(shè)計(jì)與使用的方便考慮 ,主機(jī)硬件電路跟從機(jī)硬件電路采用相同的電路 ,只是在軟件設(shè)計(jì)上加以區(qū)分。 總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)選擇 RS485 為系統(tǒng)的通信總線，以 52 單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)基于 RS485 總線上的數(shù)據(jù)通信與遠(yuǎn)程控制。 方案（二）：采用 RS485 標(biāo)準(zhǔn)，它采用平衡發(fā)送和差分接收方式實(shí)現(xiàn)通信：發(fā)送端將串行口的 TTL 電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào) A、 B 兩路輸出，經(jīng)過線纜傳輸之后在接收端將差分信號(hào)還原成 TTL 電平信號(hào)。 方案（一）：采用 RS232 標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)簡單，模塊設(shè)計(jì)相當(dāng)成熟，且成本也較低。缺點(diǎn)是 PC 體積都較大，且成本很高。 1 主機(jī)部分方案論證 根據(jù)系統(tǒng)的要求，主機(jī)需要完成的功能是讀取從機(jī)采集回來信息，并且對(duì)從機(jī)的外設(shè)進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)了以下三個(gè)方案。系統(tǒng)接口簡單可靠，用途多樣，具有一定靈活性。軟件設(shè)計(jì)部分則根據(jù)硬件模塊用 C 語言編寫進(jìn)行面向數(shù)據(jù)采集與控制過程的配套程序。就目前國內(nèi)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)來說，大多是采用國外此行業(yè)類似技術(shù)和芯片，或采用一些成熟的數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，并根據(jù)國內(nèi)需求定制和發(fā)展，許多新技術(shù)不斷出現(xiàn)和嘗試，可以說這個(gè)行業(yè)正處于一個(gè)不斷發(fā)展并完善的階段。一些采用新技術(shù)的方案也僅僅限于理論探討，實(shí)際的市場實(shí)用性并不大。 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)在國內(nèi)外應(yīng)用普遍 ,研究成果很多 ,數(shù)據(jù)采集形式和技術(shù)各異，所達(dá)到的目標(biāo)和要求也不同。 現(xiàn)階段并行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向高速、模塊化和即插即用方向發(fā)展。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)生了極大的變化。過程對(duì)象需檢測的參數(shù)經(jīng)轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成可測數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)轉(zhuǎn)換器變換成單片機(jī)、計(jì)算機(jī)能處理的信號(hào)，再送入系統(tǒng)的 I/O 模塊， I/O 模塊也可設(shè)計(jì)成直接接收現(xiàn)場來的電壓、電流、電阻或脈 沖信號(hào)，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)由中央處理器處理。 可采集脈沖或電壓、電流、溫度等信號(hào) ,即采集現(xiàn)場各種儀表數(shù)據(jù)信號(hào)，送給單片機(jī)的處理。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)在國內(nèi)外應(yīng)用普遍 ,研究成果很多 ,數(shù)據(jù)采集形式和技術(shù)各異，所達(dá)到的目標(biāo)和要求也不同 [6]。它結(jié)合了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信和自動(dòng)化管理等現(xiàn)代化技術(shù)，并不斷融合更多更新的通信技術(shù) [3， 4]。由此可見，對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集和控制方面的研究是非常有必要的。與此同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)按要求進(jìn)行顯示并判斷作 出決定，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視控制。s almost impossible to make onthespot prehensive data analysis and decisions. In these conditions, remote data acquisition and control system has its great advantage. In some other conditions whose management is decentralized and data collection is large, to make onthespot data acquisition bees very plicated, so remote data acquisition is a good and convenient way. This article will put forward a remote data acquisition and control method that is based on RS485 munication. Its purpose of the design is to realize threechannel data acquisition processing, twochannel data feedback device, twochannel way relay control remote control. First, this article will introduce the RS485 protocol. Then, this article will give the hardware design scheme of remote data acquisition and control system. The hardware design includes microcontroller application circuit, power supply voltage regulator circuit, AD sampling circuit and DA circuit, RS485 interface circuit and relay control circuit part of the hardware circuit design. Finally, practical software design scheme will be design scheme includes the overall design and implementation, system initialization, RS485 bus, relay control, DA output control program, the AD acquisition program design. Collection module of this design is not limited, and not just for a single use, it can plete many collection, for example, temperature, humidity, pressure, flow, displacement, analog quantities voltage, and current .The system interface is simple and reliable, and its uses is various and flexible. Keywords: RS485。本設(shè)計(jì)的的采集模塊不局限某一單一用途，可以完成溫度、濕度、壓力、流量、位移、電壓、電流等模擬量的采集。所以本文便提出一種基于 RS4